混凝土试件细观结构的数值模拟

本文将常用混凝土级配曲线与三维富勒级配曲线作了对比分析，从而为基于瓦拉文公式的随机骨料模型对试件内截面进行细观结构的数值模拟提供了依据。在此基础上，采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化，利用有限元方法进行了混凝土湿筛试件、全级配试件单轴受压和全级配混凝土三分点梁弯拉细观结构数值模拟。通过单轴受压数值试验讨论了同一级配不同骨料分布、有限元单元尺寸及试件尺寸对极限荷载计算结果的影响。结果显示：(1)同级配不同随机骨料分布的影响在试验结果统计范围之内；(2)为了充分反映混凝土细观特性的非均性，单元尺寸应小于最小骨料粒径的三分之一；(3)湿筛试件与全级配试件数值模拟结果验证了试件的尺寸效应。在全级配混凝土三分点梁弯拉试验的模拟计算中，讨论了界面单元、固化水泥砂浆基底强度及损伤参数对计算结果的影响。通过细观结构数值模拟，直观显示了混凝土试件单轴受压和三分点梁抗弯曲试验在不同加载阶段微裂缝产生、扩展直至失稳的过程，及其宏观应力-应变曲线的变化情况。基于有关文献资料给定的混凝土各相参数得到的数值模拟结果与试验统计结果相符。     

基于细观力学全级配混凝土梁弯拉试验的数值模拟

在细观层次上将全级配混凝土梁的跨中区域看作是由硬化水泥砂浆,粗骨料及两者间的粘结带构成的三相复合材料,采用位移控制的加载有限元程序对全级配混凝土梁的弯拉实验进行了数值模拟。数值试验结果表明:(1)对于同样尺寸的试件来说,三级配和四级配梁计算所得的极限荷载和抗弯强度基本接近。(2)对于同样级配的试件来说,截面尺寸大的梁计算所得的极限荷载远高于较小尺寸的极限荷载。(3)其它参数一定的情况下,粘结带抗拉强度每提高12.5%,全级配混凝土梁的极限荷载和抗弯强度提高约10%。     

循环荷载下含裂缝缺陷的混凝土断裂特性试验研究

为研究含裂缝缺陷的混凝土在循环荷载作用下的断裂性能，利用ＭＴＳ试验机对带有预制裂缝 的混凝土三点弯曲梁试件进行了循环加载试验，获得了荷载－裂缝张口位移试验全曲线，据此得到了试 验曲线的包络线和共同点轨迹线，并计算了试件的断裂能和滞回环的耗散能。通过对循环加载试验声 发射信号的采集，分析了混凝土试件在该荷载历史下的声发射特性。结果表明:循环加载曲线的包络线 与单调加载曲线相吻合，且共同点轨迹线与包络线的形状相似；两种循环加载试验得到耗散能与循环次 数的曲线趋势相同，形状相似；循环加载试验中的声发射参数可以表征混凝土试件循环加载全过程的受 力状态，并呈现出明显的Ｆｅｌｉｃｉｔｙ效应。     

锈蚀钢筋混凝土板刚度退化的试验研究

通过试验研究了锈蚀钢筋混凝土板在重复荷载作用下的刚度退化规律。首先,施加恒定电流快速锈蚀钢筋混凝土板;再对未经锈蚀和不同锈蚀程度的板试件进行重复加载试验,测得板荷载-位移曲线;最后,基于试验结果,详细讨论了重复荷载作用下板试件刚度退化规律及影响刚度退化的主要因素。     

装配式钢筋混凝土梁螺栓连接受力性能试验研究

为验证装配式钢筋混凝土梁螺栓连接的合理性和可行性。按工程中常见的梁尺寸,等比例设计并制作3个试验构件,通过控制试件节点处的高强螺栓规格进行对比,对3根足尺试验梁进行静力加载试验与分析,来研究装配式钢筋混凝土梁螺栓连接受力性能。通过观察试验过程、分析试验结果,对比分析各试验试件的破坏形态、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、刚度变化、挠度实测值、延性等力学性能指标。结果表明：新型试验梁的破坏形式为适筋破坏,满足适筋梁正截面受弯三个受力阶段,破坏位置出现在螺栓连接节点外混凝土处10 cm～15 cm,梁支座处及节点核心区未发生破坏。节点传力性能良好,承载力高,受力性能好,此新型梁螺栓连接合理、可行。螺栓规格的降低使构件承载力下降,初始刚度变化较小。研究结果可为类似梁螺栓连接提供参考依据。     

采用底部开缝立方体劈拉试件测定混凝土起裂断裂韧度

为了测定混凝土起裂断裂韧度,提出了一种采用底部开缝立方体劈拉试件的试验方法,并采用数值分析方法拟合了该加载条件下缝尖的应力强度因子计算公式,通过测量高度为１００ｍｍ、２００ｍｍ和３００ｍｍ,缝高比为０．２、０．３、０．５和０．７的立方体劈拉试件及三点弯曲梁试件的起裂荷载,进而计算起裂断裂韧度并研究其尺寸效应。结果表明,采用底部开缝立方体劈拉试件和三点弯曲梁试件测定的起裂韧度基本一致,计算结果皆无明显尺寸效应,说明提出的方法能够有效测定混凝土起裂断裂韧度。与传统的三点弯曲梁方法相比,该方法具有试件制备简单、试验操作方便等优点,为现有的混凝土断裂参数实验测定提供有效补充。     

多因素作用下承重墙刚度退化伪静力试验研究

为研究砂浆强度、开洞率和高宽比3个因素对砌体承重墙刚度退化的影响,以3层砌体房屋的底层承重墙为原型,设计4片1∶2的缩尺试件进行伪静力试验。试验结果表明:在加载初期,各因素影响类似,刚度退化均较快;试件开裂后,刚度退化均放缓,各试件在开裂、极限和破坏等特征点的刚度退化系数在76%、20%和16%左右。砂浆强度愈低,砂浆粘结性能较差,试件初始刚度愈小,开裂后刚度退化稍缓,试件塑性变形小。开洞率愈大,初始刚度愈小,开裂后刚度退化加剧,试件塑性变形最小。高宽比愈大,初始刚度愈小,开裂后刚度退化幅度最小。研究成果可为深入探讨各因素对砌体墙刚度退化的研究提供参考。     

不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程试验研究

为探讨不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程的差异性及其尺寸效应,设计了高度为0.25 m、0.30 m、0.40 m、0.50 m的4组16根不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件,对其进行全过程断裂试验,并分析了荷载~张口位移曲线、起裂和失稳荷载、起裂和失稳韧度等断裂参数的变化。结合双K断裂韧度计算方法,得到不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。结果表明:不同尺寸混凝土试件断裂过程具有差异性;起裂韧度不随试件高度的增加而变化,失稳断裂韧度随试件高度的增加而增大。试件高度从0.25 m增加到0.50 m时,失稳韧度增加了0.40 MPa·m1/2。     

荷载水平对长期加载作用下混凝土剩余承载力的影响

为了研究荷载水平对长期加载作用下混凝土的剩余承载力的影响，对混凝土预制缺口梁首先施加６０％和８０％极限荷载并进行持续６个月和１２个月加载。长期加载试验结束后，一部分混凝土梁从加载架取出并且在静载条件下加载到破坏。而另外一部分混凝土梁进行更高荷载水平的持载试验。在试验过程中得到混凝土梁加载点位移随时间的变化曲线以及静载条件下的荷载－位移曲线。根据试验结果可以得到长期加载作用后混凝土的起裂荷载、剩余承载力以及断裂能。结果表明，长期荷载作用后，混凝土的起裂荷载和剩余承载力有明显的提高。且荷载水平越高，徐变后混凝土剩余承载力越大。长期荷载作用对混凝土断裂能没有影响。此外，８０％极限荷载持续加载１２个月后的混凝土时间在伴随试件极限荷载的持续加载作用下仍然可以在一段时间内保持稳定不发生破坏。     

贝雷梁造槽法在昌江干渠渡槽施工中的应用

根据同类型槽身施工经验,结合大广坝灌区昌江干渠1～2号渡槽的特点,提出了以贝雷梁作为支撑架构的槽身现浇施工模式.通过贝雷梁加载砂袋模拟槽身挠度变化试验、贝雷梁支架预备拱注水试验和ANSYS系统模拟计算得出结论:贝雷梁支架在强度上能满足施工要求,采用贝雷梁造槽法在贝雷梁支架上预留一定的拱度,可以保证槽身底板不变形,确保施...     

节点刚度对贝雷梁强度和刚度性能影响分析

针对贝雷片连接刚度问题,为研究贝雷片之间节点刚度对贝雷梁整体强度和刚度的影响规律,结合小浪底黄河大桥施工栈道中贝雷梁桁架,采用Ansys中Matrix27模拟了节点,并对整体贝雷梁进行了有限元分析。结果表明:当跨度相同时,随着节点转动刚度的增大,贝雷梁最大位移减小。跨度18 m时,当节点为铰结时,最大位移为13.82 mm;当节点为半刚性时,最大位移为12.49 mm;当节点为刚结时,最大位移为12.28 mm。当跨度相同时,随着节点转动刚度的增大,贝雷梁最大应力减小。当节点为铰结时,最大应力为110.33 MPa;当节点为半刚性时,最大应力为88.52 MPa;当节点为刚结时,最大应力为87.60 MPa。随着跨度的增大,节点刚度不同导致的最大应力之差也随之增大。随着加载力的增大,贝雷梁最大应力也随之增大,节点刚度不同导致的最大应力之差也随之增大。     

花岗岩残积土-土工格栅界面的后循环剪切行为研究

花岗岩残积土在华南、东南沿海、南岳、新疆等地区广泛分布,前人的研究多集中在结构性及微观特性上,后循环加载、位移演化、土壤密度等因素对筋-土界面的剪切特性及加筋作用效果的影响评估研究较少。从循环试验剪切刚度这一重要参数入手,以加载次数、加载频率值、位移振幅值、土壤重度值为自变量,应用控制变量法,通过设计循环直剪试验,得到加筋花岗岩残积土的剪切应力与剪切位移、垂直位移与剪切位移关系曲线进行观察对比,结果表明:花岗岩残积土土工格栅界面剪切刚度受位移半振幅、土壤干重度影响很大,受加载频率影响很小,循环加载并没有弱化后循环界面剪切强度,剪切位移与位移半振幅呈负相关关系。     

循环荷载作用下岩石损伤试验研究

针对循环荷载作用下的岩石损伤特性,对岩石进行循环加卸载试验,基于加卸载响应比探究岩石损伤演化规律,得出如下结论:在分级循环加卸载过程中,试件在1级加卸载时损伤量很大,进入2级加卸载之后,损伤量相对较小,且增加缓慢,而围压越大损伤量均值增加也越缓慢,而其破坏也越加彻底。试件在1级加卸载过程中方差最大,其后的加卸载中方差曲线逐渐趋于水平。在试件破坏后期,方差会有回弹。在加卸载过程中试件会出现膨胀—收缩—膨胀的循环。     

单轴压缩状态下类岩石材料水力劈裂试验

采用自制水泥砂浆作为类岩石材料进行试验,研究内水压力和单轴压缩耦合作用下岩体的破坏规律。制作带有中心预制裂缝的立方体试样,利用自行研发的内水压力与轴向压力加载装置,在固定内水压力加载速度和轴向压力大小的前提下,对不同材料强度和尺寸的试样,以不同轴向压力加载方向进行了水力劈裂试验。试验结果表明:轴向压力加载方向对裂缝尖端的起裂角度有一定影响,在固定内水压力加载速度下,裂缝内水压力上升速度与试样强度正相关;轴向压力方向无论是与预制裂缝走向平行还是垂直,都会加快内水压力上升速度;试样水力劈裂临界水压力与试样强度正相关;轴向压力加载方向对单裂缝试样水力劈裂影响较大,轴向压力方向与裂缝走向垂直时对裂缝开裂起抑制作用,轴向压力方向与裂缝走向平行时对裂缝开裂起促进作用。     

负载锈蚀钢筋混凝土梁变形 性能试验研究

通过对不同负荷条件下锈蚀梁的承载力试验,探讨了持荷大小与试件内钢筋锈蚀程度间的关系,分析了钢筋锈蚀率大小对混凝土梁变形性能的影响规律。研究结果表明：负载作用对钢筋锈蚀有促进作用;混凝土强度的后期增长能有效地弥补锈蚀对梁变形造成的不利影响;混凝土强度相近时,随钢筋锈蚀程度增加,锈蚀梁跨中挠度增大,挠度计算时应考虑粘结性能退化引起的抗弯刚度降低的影响。     

电渗和振动对细尾矿砂静载固结排水的促进作用

为研究电渗、振动对细尾矿砂静载固结排水的促进作用,利用改装的空心圆柱扭剪仪进行试验研究,分别得到了不同静载压力下,单独静载、静载联合电渗和静载联合振动作用下的固结排水量。试验结果表明:随着静载压力的增加,排水量增加,排水时间减小。在单独静载基础上增加一种排水措施即会增加排水量且减少排水时间。振动在静载压力较小或固结早期的促进作用较好,电渗在静载压力较大或固结后期的促进作用较好。频率是影响振动排水的主要因素,且存在最佳排水频率,振动排水具有明显的时间优势。电渗排水的影响因素主要为电势梯度和试件导电性,电势梯度越大排水效果越好。     

堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验方法研究

为了研究堆石混凝土应力-应变全曲线,采用碟形弹簧与钢柱组合成附加刚性元件增强压力机的刚性,研究了碟形弹簧并联与串联联结装置的变形量和刚度以及实现单轴受压端部减摩措施,提出了一种堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线的试验方法。在混凝土压力试验机上进行了堆石混凝土立方体试件单轴受压试验,测得了堆石混凝土受压应力-应变全曲线。试件破坏形态表明,采用的端部减摩措施有效,测得的应力-应变曲线下降段验证了碟形弹簧与钢柱组合装置能够吸收试件破坏时混凝土压力试验机存储的变形能。研究结果为在混凝土压力试验机上进行堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线提供了可行、简便、经济的测试方法。     

土与结构接触面等应力增量比路径单剪试验力学特征分析

利用大型单剪仪(DHJ-30)进行含砾粗砂与结构物接触面的等应力增量比路径单剪试验,研究加载路径及初始法向应力对接触面物理力学性质的影响。研究结果表明,土与结构物接触面的破坏强度与加载路径无关,破坏与否与加载路径相关,只有加载路径与抗剪强度包线相交才会发生破坏;初始法向应力一定时,加载应力增量比越小则剪应力~切向位移关系曲线初始阶段的切向劲度系数越大,法向压缩量峰值越大,最终剪胀量越小;加载应力增量比一定时,初始法向应力越大则剪应力~切向位移关系曲线初始阶段的切向劲度系数越大,法向压缩量峰值越大,最终剪胀量越小。     

压实弱膨胀土变形干湿循环效应试验研究

为研究干湿循环对弱膨胀土用于路堤填筑变形性能的影响,在对路堤内部和表面2种工作环境进行分析的基础上,通过模拟2种工作环境土体的干湿循环试验,对干湿循环后土样变形特征进行分析。结果显示由干湿循环造成的膨胀土胀缩变形过程并不完全可逆,土样在第2次浸水膨胀时产生的膨胀量最大,而第1次干燥收缩时的收缩量最大;随着干湿循环次数的增加,土样的膨胀及收缩变形均逐渐减小并趋于稳定;稳定后的高度比原始高度有所变化;上覆荷载及含水量的变化对土样的干湿循环变形特征具有十分重要的影响。试验结果表明,干湿循环对用于路堤内部膨胀土的变形影响均小于路堤表面的工作状态,判断膨胀土路堤填筑的可行性及处治方式时应结合膨胀土的路堤填筑位置。